雨来了

于鹏翔

我们平时常说“成云至雨”，有云就一定有雨吗？我在前几期讲过云实际上是水汽在冷却之后凝结成的小水滴，我们把这种小水滴叫作云滴。云滴非常小，直径大约为20微米（0.02毫米），相比之下一根头发的直径大约是云滴的4倍。由于云滴太小了，所队云滴在大气中下降的速度非常缓慢，一个云滴要从1 000米高空落到地面需要几个小时，而实际上，云主要存在于对流层，从没有云滴能直接落到地上，因为越接近地面温度越高，云滴下落不久就会重新变成无形无色的水汽了。那么，要想让云滴变成雨滴落到地面，云滴就要变大。那要变多大呢？一个雨滴的直径大约是云滴的100倍，约2毫米。同学们读到高中时会学一个球体的计算公式：（ 4/3）πr3，这里面的π就是著名的圆周率3.141 592 6……； r是半径，也就是直径的一半；三次方就是将半径连续乘以三次。这样，我们就可以用这个公式计算出一个雨滴的体积是云滴的100万倍，也就是说，一个云滴要想变成雨滴，体积要增加100万倍，是不是很惊入？！如果单纯靠云滴缓慢吸收周围的水汽凝结成一个雨滴显然是很困难的，那小小的云滴是怎样让自己变庞大的呢？

柏杰龙的发现

一位瑞典气象学家名叫柏杰龙，他发现了一个很有意思的现象可以用来解释雨的形成。有一次，柏杰龙在山上度假，散步的时候他发现这座山经常雾气缭绕。但当他沿山坡向上走时，越往上气温越低，直至低于-5℃时，周围的雾气消散了。他还发现当气温高于0℃时，雾气又会出现。柏杰龍仔细观察四周，终于找到出现这种现象的原因：周围的杉树。当然，并不是杉树把雾气吸收了，而是当气温低于-5℃的时候，杉树的枝条上会结出冰晶，正是这些冰晶在不断地消耗着周围的小云滴，最终冰晶变大形成雾凇，由于云滴被冰晶吸收殆尽，于是出现了晴朗的天气。

从一场雪到一场雨

柏杰龙在观察到冰晶消耗云滴的现象之后，进行了更加深入的研究。他想，要是这些冰晶出现在云里，那它们也会吸收云中的小水滴，使云滴迅速变成大冰晶，也就是雪。而这些大冰晶下落后，根据地面上不同的气温状况就会形成降水或者降雪。这个研究成果后来被命名为“柏杰龙过程”。柏杰龙过程主要出现在中纬度地区，在我们头顶上的高空，空气的温度可以降到零下十几度甚至几十度。但与大家所想的不同，空气中极端洁净的小水滴并不会轻易冻结，因为没有足够使他们冻结的凝结核。这些；吉净的小水滴变成了过冷水，就是在低于0℃时也不结冰的液体水。这便解释了另一种天气现象：冻雨。这些冻雨在空中是低于0℃的雨滴，一旦落到地面遇到灰尘或其他凝结核就会迅速冻结成冰，给人们的生活带来不便。

假设高空的气温在-10℃-20℃之间，空气中就会有过冷水和冰晶共存。当云中的小水滴达到饱和状态的时候，空中的小冰晶就会贪婪地吸收周围的小水滴让自己变大，当他们足够大的时候，就开始下落，在下落的过程中，有些冰晶会破碎，于是大冰晶又分裂成无数小冰晶，小冰晶再不断吸收周围空气中的小水滴，这样冰晶越来越大、越来越多，最终形成一片片雪花飞向地面。当地表温度大于4℃时，雪花又融化成雨滴。所以，在我们生活的地方，大部分的雨其实都源于高空上的一场暴雪！

热带地区怎么下雨？

在纬度更低、温度更高的热带地区，空气中有丰富的水汽，云较中高纬度地区高度更低，数量更多。因为热带地区空气湿润、洁净，于是能够产生少量的大水滴，这些大水滴下落速度较快，不会轻易被蒸发。在下落的过程中，大水滴与周围的小云滴碰撞、合并、破裂，再碰撞、合并……就这样，水滴变得越来越大，数量越来越多，最终形成一场瓢泼大雨。

“春雨贵如油”？

有一种风叫作季风，它是由于海洋和陆地温度不同而产生的一种能够随季节变换风向的风。这种风尤其会在面积很大的大陆与大洋之间产生，比如我国的位置就是在世界上最大的大陆——亚欧大陆和最大的大洋——太平洋之间，所以我国的季风现象非常明显。简单来说，就是冬季时亚洲大陆尤其北部地区比其东面的太平洋更冷，这时候陆地上就会形成一个巨大的高压区域，于是风就像河流一样从高压的亚洲大陆吹向气压相对较低的太平洋。夏季时，陆地升温更快，于是海洋的温度变得低于陆地，这样海洋上便形成高压区域，这时，风就从海洋吹向陆地。而正是这股从海洋吹来的夏季风给我们带来了丰沛的降水。这里请大家熟记一个原则：冷高压，热低压，风从高压吹向低压。

每年春天，陆地上气温逐渐升高，带着水汽的暖暖的夏季风首先会从海上来到我国东南沿海地区。这时的夏季风还是一个柔弱的孩子，而陆地上的冷空气也是强弩之末。不太强的冷空气和同样不太强的夏季风在东南地区相遇、胶着，而夏季风带来的水汽遇到冷气团之后开始降水。又因为陆地上的冷气团与夏季风形成的暖气团互不相让，谁也不愿离开，于是南方地区就会经历一个漫长的梅雨季。这种情况可苦了北方人民，尤其是农民伯伯。因为春天正是播种的季节，无论是刚种下的种子还是结束冬眠等待返青的小苗，都急需雨水的滋润。但是此时夏季风还在南方和冷气团缠斗着，没办法到达北方，所以北方会经历一段干旱少雨的时期，在这个时期天上落下一滴雨对大地来说都是珍贵的，所以便有了“春雨贵如油”的说法。到了七八月份，夏季风才会带着水汽光临北方地区，这时的夏季风已经十分强大，带来的水汽也更加充足，于是北方的夏天不仅会有降雨，很多时候还是倾盆大雨。

诗词中的雨

杜甫在《春夜喜雨》中写道：“好雨知时节，当春乃发生，随风潜入夜，润物细无声。”这里杜甫描述了一次春季的降雨过程。春天，空气中水汽不充足，这时缓缓而来的风能帮助补充空气中不足的水汽，同时，夜晚气温降低，有利于水汽凝结，形成降水。这样一场小雨在春旱时落下，自然是一场好雨啦！不过，这股春风并不强大，带来的水汽也不多，因此，只能“润物细无声”。大家再想想王维的《山居秋暝》中最著名的两句：“空山新雨后，天气晚来秋。”是不是很有意境？！山中植被丰富、空气湿润、水汽充足，唯独缺乏一股能够使水汽凝结的冷空气。晚间一股冷空气恰好袭来，于是空寂的山中下起一场小雨。下完雨的山谷被冷空气填满，气温迅速下降，于是便有了秋天的感觉。而低温使得空气中的水汽无法再蒸发到天空中形成云彩，因此王维对着没有云层遮挡的夜空又言：“明月松间照，清泉石上流。”用科学的视角读诗是不是也很有趣？！